TWI523796B - Rotary wing type carrier operating system and its operation method - Google Patents

Description

旋翼式載具操作系統及其操作方法

本發明是有關於一種訓練旋翼式載具初學者操作旋翼式載具的操作系統，特別是指一種旋翼式載具操作系統及其操作方法。

如美國專利公告號第US5678999號所揭露的一種旋翼式訓練載具，該載具為一種傳統的單人座輕航直升機且連接一個輔助單元，該輔助單元是透過ㄇ字型門拱穿過一機身，下面再連接一個底座，該底座下方並設置數個輪子。在操作時，透過一主旋翼的轉速與二翼片角度變化而產生升力，藉此使該機身飛離地面，此時該輔助單元的一氣壓桿會伸長，但不致於使該底座離開地面。

此案，由於具有該輔功單元，故當初學者在使用載具時若不小心操作失誤，該載具會因為有該輔助單元的該氣壓桿之緩衝效果，而能夠避免該載具直接墜落地面而導致學員受傷以及載具受損。但是，此載具的操作，仍需要靠新人自行摸索與領悟，其操作學習效果有限。

因此，本發明之目的，即在提供一種能夠提升 旋翼式載具初學者之操作學習效果的旋翼式載具操作系統。

因此，本發明之另一目的，即在提供一種能夠提升旋翼式載具初學者之操作學習效果的旋翼式載具操作系統之操作方法。

於是本發明旋翼式載具操作系統，包含一輔助裝置、一旋翼式載具、一驅動裝置，及一自動調速裝置。

該輔助裝置包括一底座、一設置於該底座的缸體，及一能上下移動地連接於該缸體的移動桿。

該旋翼式載具包括一連接於該移動桿的載具本體、一設置於該載具本體且具有一油門的引擎、一設置於該載具本體且受該引擎驅動而轉動的主旋翼、一能樞擺地設置於該載具本體以控制該主旋翼角度的拉桿、一設置於該載具本體且連接於該拉桿與該主旋翼之間的第一連接組件、一能轉動地設置於該拉桿以連動該油門進而控制該主旋翼之轉速的轉把，及一連接於該轉把與該油門之間的第二連接組件。

該驅動裝置設置於該載具本體上並能控制該油門。

該自動調速裝置包括一電連接於該驅動裝置並能控制該驅動裝置作動的中央處理單元。

於是本發明旋翼式載具操作系統之操作方法，適用於如前述所述的旋翼式載具操作系統，該操作方法包含如下步驟：

步驟一：限位使該輔助裝置無法水平移動，以進行該旋翼式載具之飛行模式。

步驟二：不限位該輔助裝置之水平移動，以進行該旋翼式載具之飛行模式。

本發明之功效在於：利用該輔助裝置、驅動裝置與該自動調速裝置之配合，當初學者在學習操作該旋翼式載具時，讓該驅動裝置能夠透過該自動調速裝置之控制而適時的驅動該油門，而讓該旋翼式載具能夠安全、穩定地飛行，以提升初學者的學習效果。

2‧‧‧輔助裝置

21‧‧‧底座

22‧‧‧缸體

221‧‧‧進出氣閥

23‧‧‧移動桿

24‧‧‧輪子

3‧‧‧限位裝置

31‧‧‧支撐腳架

4‧‧‧旋翼式載具

41‧‧‧載具本體

411‧‧‧駕駛艙

42‧‧‧引擎

421‧‧‧油門

43‧‧‧主旋翼

44‧‧‧尾翼

45‧‧‧拉桿

46‧‧‧第一連接組件

47‧‧‧轉把

48‧‧‧第二連接組件

49‧‧‧方向桿

40‧‧‧儀表板

5‧‧‧驅動裝置

6‧‧‧自動調速裝置

61‧‧‧中央處理單元

62‧‧‧第一感測器

63‧‧‧第二感測器

64‧‧‧啟動開關

65‧‧‧轉速控制切換開關

7‧‧‧遠端控制裝置

71‧‧‧控制器

711‧‧‧顯示介面

712‧‧‧自動調速介面鈕

713‧‧‧緊急狀況介面鈕

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是本發明旋翼式載具操作系統之一較佳實施例的立體圖；圖2是該較佳實施例的一示意圖；圖3是該較佳實施例的一系統方塊圖；圖4是該較佳實施例的一示意圖，說明一遠端控制裝置；圖5是該較佳實施例的一動作示意圖，說明被限位之飛行狀態；圖6是該較佳實施例的一動作示意圖，說明未被限位之飛行狀態；及圖7是本發明旋翼式載具操作系統之操作方法之一較佳實施例的流程圖。

參閱圖1、圖2，及圖3，本發明旋翼式載具操作系統之一較佳實施例，包含一輔助裝置2、一限位裝置3、一旋翼式載具4、一驅動裝置5、一自動調速裝置6，及一遠端控制裝置7。

該輔助裝置2包括一底座21、一可轉動地樞設於該底座21的缸體22、一能上下移動地連接於該缸體22且呈ㄇ字型的移動桿23，及數分別設置於該底座21的輪子24。其中，該缸體22具有一進出氣閥221，利用該進出氣閥221能夠用以對該缸體22進行充氣加壓與洩氣降壓之動作，如此一來，當充氣加壓時，該移動桿23能夠有較佳的穩定性而較不易受到外力影響而上下移動，當洩氣降壓時，該移動桿23則是較易受到外力影響而上下移動。在本較佳實施例中，該底座21為可填充液體的塑膠容器態樣，該底座21在裝水之後能夠降低重心以提升其穩定效果，若將水洩掉之後則能減輕重量而易於移動。

該限位裝置3設置於該輔助裝置2，並能限位該輔助裝置2無法水平移動，並包括數個分別能夠轉動而調整垂直高度的支撐腳架31。當調長位於該底座21下方的該等支撐腳架31之長度而將該等輪子24撐離地面時，該底座21即會被限位而無法水平移動，如圖5所示，而當調短位於該底座21下方的該等支撐腳架31之長度時，而讓該等支撐腳架31脫離地面，而讓該等輪子24與地面接觸時，該底座21即未被限位而能夠水平移動，如圖6所示。

該旋翼式載具4包括一連接且穿過於該移動桿23並具有一駕駛艙411的載具本體41、一設置於該載具本體41且具有一油門421並位於該駕駛艙411後方的引擎42、一設置於該載具本體41且位於上方並受該引擎42驅動而轉動的主旋翼43、一設置於該載具本體41且位於後方的尾翼44、一能擺動地設置於該載具本體41且位於該駕駛艙411內以控制該主旋翼43角度，以產生上升力進而使該載具本體41上下移動的拉桿45、一設置於該載具本體41且連接於該拉桿45與該主旋翼43之間的第一連接組件46、一能轉動地設置於該拉桿45以連動該油門421進而控制該主旋翼43之轉速的轉把47、一連接於該轉把47與該油門421之間的第二連接組件48、一設置於該載具本體41且位於該駕駛艙411內的儀表板40，及一設置於該載具本體41且位於該駕駛艙411內以控制該主旋翼43傾斜角度的方向桿49。

該拉桿45透過該第一連接組件46連接到主旋翼43，而能調整該主旋翼43上兩翼片的角度，當該拉桿45越往上拉，該等主旋翼43的該等翼片之角度越大，此時該主旋翼43的該等翼片越垂直地面。而當該拉桿45下放到底，則該等翼片的相對角度最小，此時該主旋翼43的該等翼片幾乎平行地面，就算轉動亦無法產生上升力。

在本較佳實施例中，該第一連接組件46與該第二連接組件48皆是以多段式連桿作說明，當然也可以改用油門線或電子控制的方式作控制連接，不應以本較佳實施例所揭露的內容為限。

特別說明的是，在本較佳實施例中，該旋翼式載具4是以單人座的微型直升機作說明，當然也可以改用雙主旋翼的運輸直升機或其他的旋翼式載具，不應以本較佳實施例所揭露的內容為限。另外，在本較佳實施例中，該主旋翼43的角度有經過調整，以避免其在最大角度搭配最高轉速時產生過大的上升力，而將該輔助裝置2的底座21拉升離開地面。

該驅動裝置5設置於該載具本體41上並能控制該油門421。其中，在本較佳實施例中，該驅動裝置5為連接於該第二連接組件48的伺服馬達，當然也可以改用其他能接收控制訊號而產生相對應機械力的裝置取代，不應以本實施例所揭露的內容為限。藉此，讓該油門421的驅動可以不止於利用轉動該轉把47來實施。而當該驅動裝置5驅動該油門421時，因為該第二連接組件48與該轉把47彼此之間的機構連結，故該第二連接組件48作動時，勢必會導致該轉把47產生轉動，藉此回饋機制，而讓初學者能夠感受到該驅動裝置5在控制該油門421之動作。

該自動調速裝置6包括一設置於該載具本體41且電連接於該驅動裝置5並能控制該驅動裝置5作動的中央處理單元61、一電連接於該中央處理單元61並能偵測該主旋翼43之轉速的第一感測器62、一電連接於該中央處理單元61並能偵測該引擎42之轉速的第二感測器63、一設置於該載具本體41的該拉桿45且電連接於該中央處理單元61的啟動開關64，及一設置於該載具本體41且位於該駕駛艙 411內並電連接於該中央處理單元61的轉速控制切換開關65。

其中，當坐在該駕駛艙411內的初學者切動該啟動開關64，當該啟動開關64開啟時，該中央處理單元61即能夠接受該第一感測器62偵測到的該主旋翼43之轉速，並能經由該驅動裝置5及第二連接組件48控制該油門421加大或減小，以進而控制該主旋翼43之轉速。另一方面，當該啟動開關64開啟時，同時必須選定該轉速控制切換開關65的數值，以讓該中央處理單元61能夠控制該驅動裝置5，而讓該驅動裝置5能夠驅動該油門421，而讓該主旋翼43之轉速維持在一定值，而在本較佳實施例中，該轉速控制切換開關65具有二種數值可供切換，一種為能控制該主旋翼43以100%之轉速輸出，而另一種為能控制該主旋翼43以90%之轉速輸出，當然該轉速控制切換開關65也可以有三個或以上的數值可供切換，或是以直接輸入數值的方式，不應以本較佳實施例所揭露的範圍為限。另外，在本較佳實施例中的100%轉速輸出並非代表轉速的上限值，若該轉速控制切換開關65為三個數值可供切換時，也能改為90%、100%、110%三種數值。當初學者切換該轉速控制切換開關65時，若選擇以100%之轉速輸出之模式時，當初學者控制該轉把47不當而導致該主旋翼43之轉速太快(高於100%)或者太慢(低於100%)時，該中央處理單元61即會驅動該驅動裝置5作動，進而控制該油門421讓該主旋翼43之轉速能夠維持在100%之轉速輸出，而這 同時，由於初學者一手是握持在該轉把47上，故能夠感知到該轉把47的作動，藉此回饋動作，而讓初學者能夠瞭解自己操作上的缺失，如此一來，能夠大大地提升學習上的效果。

同時配合參閱圖4，該遠端控制裝置7包括一以無線網路方式連接於該中央處理單元61的控制器71。其中，在本較佳實施例中，該控制器71為一可攜式平板電腦，當然該控制器71也可以是智慧型手機或其他能傳送無限訊號的裝置，不應以本較佳實施例所揭露的內容為限。訓練時，教練能夠利用該控制器71來遠端控制該旋翼式載具4或者是監看該旋翼式載具4。而當該遠端控制裝置7連接上該中央處理單元61時，初學者即無法自行切換該旋翼式載具4的啟動開關64與轉速控制切換開關65。也就是說，該控制器71的控制權是大於該旋翼式載具4上的啟動開關64與轉速控制切換開關65，藉此進一步避免學員擅自操作，脫離教練掌控而造成危險。

該控制器71具有一顯示介面711、一自動調速介面鈕712，及一緊急狀態介面鈕713。該顯示介面711能夠顯示該主旋翼43之轉速、該引擎42之轉速、水溫，及油溫，藉此，讓教練能夠監控該旋翼式載具4之運作狀況。而當啟動該自動調速介面鈕712時，該旋翼式載具4亦即被該控制器71所控制，而讓教練能夠透由該控制器71來設定該主旋翼43之轉速，讓該中央處理單元61能夠接收該主旋翼43之轉速後，以驅動該驅動裝置5控制該油門421 以調整該主旋翼43之轉速，進而使該主旋翼43維持在期望的轉速。該緊急狀態介面鈕713能夠用以產生一虛擬的異常狀態，例如用於虛擬控制該主旋翼12的轉速、該引擎15的轉速、水溫、油溫，及離地高度處於之異常狀態，用於考驗學員的應變操作能力。在本較佳實施例中，該顯示介面711、該自動調速介面鈕712以及該緊急狀態介面鈕713是整合在圖型用戶介面(Graphical User Interface,GUI)作說明，當然也可以改用實體按鍵或旋鈕搭配傳統顯示器取代，不應以本較佳實施例所揭露的內容為限。

參閱圖1、圖3，及圖7，本發明旋翼式載具操作系統之操作方法之一較佳實施例，適用於如前述所述的該旋翼式載具操作系統，該操作方法包含如下步驟：

步驟100：調整該等支撐腳架31，以讓該等輪子24脫離地面後，以限位使該輔助裝置2無法水平移動，如圖5所示，以讓初學者自行操作該方向桿49、該移動桿23，及該轉把47，進而根據難易度進行該旋翼式載具4之垂直升降、原地轉向或滯空之飛行模式的練習。而在進行上述各種飛行模式之中，也能夠同時改變該缸體22的壓力大小，由於該缸體22在氣壓大時能產生較強的支撐力，因此學員在操作上的難度會降低，反之若該缸體22的氣壓減小，而學員的操作難度即相對增加。藉由讓該缸體22壓力由大到小進行變化，讓學員能夠由淺入深、循序漸進且安全地學會步驟100操作技巧。而初學者能夠自行啟動該啟動開關64，並選擇切換該轉速控制切換開關65，讓該驅動 裝置5能夠被該中央處理單元61控制而驅動該油門421，讓該主旋翼43的轉動速度能夠維持一定比例值輸出，如100%或90%之轉速輸出，如此一來，讓初學者能夠藉由該轉把47所回饋的牽引轉動力，而獲知自已操作上的缺失，以方便改進。另一方面，教練能夠利用該遠端控制裝置7，並利用該顯示介面711來監看該主旋翼43之轉速、該引擎42之轉速、水溫，及油溫，並利用啟動該自動調速介面鈕712，以控制該旋翼式載具4之飛行模式。而且，也能夠利用該緊急狀況介面鈕713，適時地控制該旋翼式載具4操作系統於一虛擬的緊急狀況，讓學員從中學習如何排除該緊急狀況及增加應變能力。緊急狀況包括水溫升高、油溫升高、引擎故障等。在由該輔助單元2與該自動調速裝置6相配合而形成的安全環境下，考驗學員緊急處理的應變能力。如此一來，讓教練能夠瞭解初學者操作之狀態，也能夠增加與初學者之間的互動，以增加學習上的互動性。

步驟200：調整該等支撐腳架31，並讓該等支撐腳架31懸空後，以讓該等輪子24接觸地面，而不限位該輔助裝置2之水平移動，如圖6所示，以讓該旋翼式載具4能夠連動該輔助裝置2一同進行水平位移，使學員能夠操控該旋翼式載具4進行水平位移，過程中並能同步進行垂直升降、轉向，或固定高度之飛行模式的練習，而在進行上述各種飛行模式之中，也能夠同時改變該缸體22的壓力大小，讓該缸體22壓力由大到小進行變化，讓學員能夠 由淺入深、循序漸進且安全地學會步驟200操作技巧。同樣的，初學者能夠自行啟動該啟動開關64，並選擇切換該轉速控制切換開關65，讓該驅動裝置5能夠被該中央處理單元61控制而驅動該油門421，讓該主旋翼43的轉動速度能夠維持一定比例值輸出，如100%或90%之轉速輸出，如此一來，讓初學者能夠藉由該轉把47之回饋作動，而獲知自已操作上的缺失，以方便改進。另一方面，教練能夠利用該遠端控制裝置7，並利用該顯示介面711來監看該主旋翼43之轉速、該引擎42之轉速、水溫，及油溫，並利用啟動該自動調速介面鈕712，以控制該旋翼式載具4之飛行模式。而且，也能夠利用該緊急狀況介面鈕713，適時地控制該旋翼式載具4操作系統於一虛擬的緊急狀況，讓學員從中學習如何排除該緊急狀況及增加應變能力。緊急狀況包括水溫升高、油溫升高、引擎故障等。在由該輔助單元2與該自動調速裝置6相配合而形成的安全環境下，考驗學員緊急處理的應變能力。如此一來，讓教練能夠瞭解初學者操作之狀態，也能夠增加與初學者之間的互動，以增加學習上的互動性。

綜上所述，本發明旋翼式載具操作系統及其操作方法具有下列優點及功效：

一、利用該輔助裝置2、驅動裝置5與該自動調速裝置6之配合，當初學者在學習操作該旋翼式載具4時，讓該驅動裝置5能夠透過該自動調速裝置6之控制而適時的驅動該油門421，而讓該旋翼式載具4能夠安全、 穩定地飛行，以提升初學者的學習效果。

二、藉由該遠端控制裝置7能夠連接於該中央處理單元61，讓教練能夠掌握初學者飛行時之狀態，並能夠控制該旋翼式載具4之飛行模式，以增加學習上的互動效果。

三、本發明旋翼式載具操作系統之操作方法藉由限制水平移動與水平移動等兩階段的操作練習，讓學員能夠由淺入深、循序漸進且安全地學會該旋翼式載具4的操作技巧。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

4‧‧‧旋翼式載具

41‧‧‧載具本體

42‧‧‧引擎

421‧‧‧油門

43‧‧‧主旋翼

44‧‧‧尾翼

45‧‧‧拉桿

46‧‧‧第一連接組件

47‧‧‧轉把

48‧‧‧第二連接組件

5‧‧‧驅動裝置

6‧‧‧自動調速裝置

61‧‧‧中央處理單元

62‧‧‧第一感測器

63‧‧‧第二感測器

64‧‧‧啟動開關

65‧‧‧轉速控制切換開關

7‧‧‧遠端控制裝置

71‧‧‧控制器

711‧‧‧顯示介面

712‧‧‧自動調速介面鈕

713‧‧‧緊急狀況介面鈕

Claims (18)

1. 一種旋翼式載具操作系統，包含：一輔助裝置，包括一底座、一設置於該底座的缸體，及一能上下移動地連接於該缸體的移動桿；一旋翼式載具，包括一連接於該移動桿的載具本體、一設置於該載具本體且具有一油門的引擎、一設置於該載具本體且受該引擎驅動而轉動的主旋翼、一能樞擺地設置於該載具本體以控制該主旋翼角度的拉桿、一設置於該載具本體且連接於該拉桿與該主旋翼之間的第一連接組件、一能轉動地設置於該拉桿以連動該油門進而控制該主旋翼之轉速的轉把，及一連接於該轉把與該油門之間的第二連接組件；一驅動裝置，設置於該載具本體上並能控制該油門；及一自動調速裝置，包括一電連接於該驅動裝置並能控制該驅動裝置作動的中央處理單元。
2. 如請求項1所述的旋翼式載具操作系統，其中，該輔助裝置還包括多數分別設置於該底座的輪子。
3. 如請求項2所述的旋翼式載具操作系統，還包含一設置於該輔助裝置的限位裝置，並包括數個分別能夠轉動而調整垂直高度的支撐腳架，當調長位於該底座下方的該等支撐腳架之長度而將該等輪子撐離地面時，能限位使該輔助裝置不能水平移動。
4. 如請求項3所述的旋翼式載具操作系統，其中，該驅動 裝置為連接於該第二連接組件的伺服馬達。
5. 如請求項1所述的旋翼式載具操作系統，其中，該自動調速裝置還包括一電連接於該中央處理單元並能偵測該主旋翼之轉速的第一感測器。
6. 如請求項5所述的旋翼式載具操作系統，其中，該自動調速裝置還包括一設置於該載具本體且電連接於該中央處理單元的啟動開關，當該啟動開關開啟時，該中央處理單元能夠接受該第一感測器偵測的該主旋翼之轉速，並經由該驅動裝置控制該油門，以進而控制該主旋翼之轉速。
7. 如請求項1所述的旋翼式載具操作系統，其中，該自動調速裝置還包括一電連接於該中央處理單元並能偵測該引擎之轉速的第二感測器。
8. 如請求項7所述的旋翼式載具操作系統，其中，該自動調速裝置還包括一設置於該載具本體且電連接於該中央處理單元的轉速控制切換開關。
9. 如請求項8所述的旋翼式載具操作系統，其中，該轉速控制切換開關能控制該主旋翼以100%之轉速輸出，或者是以90%之轉速輸出。
10. 如請求項1至請求項9任一項所述的旋翼式載具操作系統，還包含一遠端控制裝置，該遠端控制裝置包括一以無線網路方式連接於該中央處理單元的控制器。
11. 如請求項10所述的旋翼式載具操作系統，其中，該控制器具有一顯示介面，能夠顯示該主旋翼之轉速、該引 擎之轉速、水溫，及油溫。
12. 如請求項10所述的旋翼式載具操作系統，其中，該控制器具有一自動調速介面鈕，當啟動該自動調速介面鈕時，該中央處理單元能夠接收該主旋翼之轉速後，以驅動該驅動裝置控制該油門以調整該主旋翼之轉速。
13. 如請求項1所述的旋翼式載具操作系統，其中，該輔助裝置的底座為一可填充液體的容器。
14. 一種旋翼式載具操作系統之操作方法，適用於如請求項1所述的旋翼式載具操作系統，該操作方法包含如下步驟：步驟一：限位使該輔助裝置無法水平移動，以進行該旋翼式載具之飛行模式；及步驟二：不限位該輔助裝置之水平移動，以進行該旋翼式載具之飛行模式。
15. 如請求項14所述的操作方法，其中，在該步驟一中，該旋翼式載具能進行垂直升降、原地轉向，或滯空之飛行模式。
16. 如請求項14所述的操作方法，其中，在該步驟二中，該旋翼式載具能夠連動該輔助裝置一同進行水平位移且該旋翼式載具在水平位移過程中並能同步進行垂直升降、轉向，或固定高度之飛行模式。
17. 如請求項14至請求項16任一項所述的操作方法，其中，該旋翼式載具操作系統還包括一遠端控制裝置，利用該遠端控制裝置來控制該旋翼式載具之飛行模式。
18. 如請求項14至請求項16任一項所述的操作方法，其中改變該缸體的壓力大小，讓該缸體壓力由大到小進行變化。